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Die Erfindung betrifft einen Ventilabschnitt, insbesondere ein Ventilgehäuse oder einen Ventilantrieb, mit einem Sackloch, einem kontaktlos lesbaren Informationsspeicher zur Aufnahme und Wiedergabe von das Ventil betreffenden Informationen, einem Befestigungselement, mittels dem der Informationsspeicher im Bereich des Sacklochs angeordnet ist, und mit einer Versiegelung des Informationsspeichers, die das Befestigungselement umfasst.
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Unter einer Versiegelung ist dabei vorliegend eine Anordnung zu verstehen, die nicht zerstörungsfrei gelöst werden kann und die den Informationsspeicher gegen der Umgebung abdichtet. Durch die Abdichtung wird beispielsweise verhindert, dass dann, wenn der Ventilabschnitt in ein flüssiges Medium getaucht wird, dieses flüssige Medium zum Informationsspeicher gelangen kann.
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Ein derartiger Ventilabschnitt ist beispielsweise aus der
WO 9910673 A1 bekannt. Gemäß der Lehre der
WO 9910673 A1 wird die Versiegelung durch die Verwendung eines Epoxidharzes, welches ein Klebstoff ist, erreicht.
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Würdigung des Stands der Technik
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Die
US 2009/0 009 297 A1 beschreibt ein System zur Aufzeichnung von Informationen bezüglich einer Ventilbetätigung.
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Die
EP 0 946 910 B1 beschreibt eine Armatur zur Regulierung von Volumenströmen in Rohrleitungen.
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Die
US 8,272,281 B2 beschreibt einen kontaktlos lesbaren Positionsanzeiger eines Ventils.
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Ein Problem bei derartigen Ventilabschnitten ist, dass die Verwendung von Klebstoff zwar Dichteigenschaften gewährleistet, dass jedoch ein derartiges Ventil nicht für alle Anwendungsbereiche geeignet ist. Beispielsweise im Medizin- oder Lebensmittelbereich werden bestimmte Anforderungen an die in den Ventilen verwendeten Werkstoffe gestellt. Überdies müssen die in den Ventilen verwendeten Werkstoffe auch eine Reinigung mit aggressiven Medien überstehen können. Dies ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilabschnitten nicht in ausreichender Form gewährleistet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Ventilabschnitt bereitzustellen, der flexibel einsetzbar und, insbesondere auch mit aggressiven Medien, reinigbar ist und gleichzeitig einen kontaktlos lesbaren Informationsspeicher umfasst, der an dem Ventilabschnitt angebracht ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ventilabschnitt gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ventilabschnitts finden sich in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der erfindungsgemäße Ventilabschnitt zeichnet sich dadurch aus, dass die Versiegelung klebstofffrei ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass – während die volle Funktionalität des Ventils erhalten bleibt – die negativen Auswirkungen der Verwendung eines Klebstoffs vermieden werden. Beispielsweise kommt es bei dem erfindungsgemäßen Ventilabschnitt zu keinem Ausgasen von Lösungsmitteln des Klebstoffs. Von Vorteil ist außerdem, dass bei dem erfindungsgemäßen Ventilabschnitt die Versiegelung nach der Montage direkt einsetzbar ist und keine Aushärtzeit für den verwendeten Klebstoff benötigt wird. Ein solches Ventil ist sowohl nach dem ”Cleaning-in-Place” als auch nach dem ”Sterilisation-in-Place” Verfahren reinigungsfähig bzw. sterilisierbar.
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Unter einem Klebstoff ist dabei ein Prozesswerkstoff zu verstehen, der zum Kleben verschiedener Werkstoffe verwendet wird. Nach der Definition, wie sie auch in der DIN EN923 zu finden ist, ist ein Klebstoff also ein nichtmetallischer Werkstoff, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) verbinden kann. Wenn im vorliegenden Zusammenhang beansprucht wird, dass die Versieglung klebstofffrei ist, bedeutet dies jedoch nicht, dass im Bereich der Versieglung und/oder des Informationsträgers an keiner Stelle ein Klebstoff, entweder im klassischen Sinne oder beispielsweise als Vergussmaterial, vorhanden sein darf. Vielmehr bedeutet dies, dass die Hauptwirkung der Versiegelung durch eine andere Maßnahme als durch das Verwenden von Klebstoff erzielt wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch einen Ventilabschnitt nach Anspruch 2 gelöst, wobei sich dieser dadurch auszeichnet, dass eine Versiegelungswirkung der Versiegelung jedenfalls zum Teil durch eine kraftschlüssige Verspannung des Befestigungselements über ein Spannelement in dem Sackloch geschaffen ist. Hierdurch kann beispielsweise der Informationsspeicher in einfacher Weise durch Entfernen des Befestigungselements und des Spannelements rückstandsfrei entfernt werden, wodurch die Wiederverwendbarkeit des Ventilabschnitts gewährleistet ist.
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Vorteilhafterweise umfasst der kontaktlos lesbare Informationsspeicher bei den eben genannten erfindungsgemäßen Ausführungsformen einen RFID-Chip. RFID-Chips sind als kostengünstige Massenprodukte verfügbar, was die Herstellungskosten für den Ventilabschnitt gering hält.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Befestigungselement PTFE, wobei es insbesondere vorteilhaft ist, wenn das Befestigungselement aus PTFE besteht. PTFE (Polytetrafluorethylen) ist ein unverzweigtes, linear aufgebautes, teilkristallines Polymer aus Fluor und Kohlenstoff. PTFE ist äußerst reaktionsträge und kann selbst aggressivsten Chemikalien wiederstehen. Säuren, Basen und Lösungsmittel beeinträchtigen die strukturelle Integrität eines unter Verwendung von PTFE hergestellten Befestigungselements nicht. Die Verwendung von PTFE für das Befestigungselement hat überdies den Vorteil, dass es nahezu keine Materialien gibt, die an PTFE haften bleiben, da PTFE sehr schwierig zu benetzen ist und kaum verklebt.
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In vorteilhafter Ausführung ist das Befestigungselement topfartig ausgebildet. Damit ist gemeint, dass das Befestigungselement einen Bodenabschnitt aufweist, der in einen Wandabschnitt mündet. Der Wandabschnitt ist umlaufend und ragt vom Bodenabschnitt derart ab, dass er wenigstens eine Erstreckung in einer zum Bodenabschnitt orthogonalen Richtung aufweist, bevorzugterweise in der zum Bodenabschnitt orthogonalen Richtung verläuft. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Bodenabschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und die Wand am äußeren Umfang des kreisförmigen Bodenabschnitts sich orthogonal mit einem ebenfalls kreisförmigen Außenumriss vom Bodenabschnitt weg erstreckt. Durch eine derartige Formgebung kann das Befestigungselement in vorteilhafter Weise in ein einfach herzustellendes beziehungsweise im Ventilabschnitt zu fertigendes Sackloch eingebracht werden. Hierdurch wird der erfindungsgemäße Ventilabschnitt in kostengünstiger Weise herstellbar. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn an dem von dem Bodenabschnitt abgewandten Ende der Wand ein spitz zulaufender Einführabschnitt vorgesehen ist. Hierdurch wird das Einbringen des Befestigungselements in das Sackloch vereinfacht.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Befestigungselement über ein Spannelement in dem Sackloch verspannt ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache jedoch effiziente Variante einer Versiegelung dar. Dabei ist das Spannelement derart in dem Befestigungselement und Sackloch verspannt, dass ein zerstörungsfreies Entfernen des Befestigungselements, oder zumindest des Spannelements aus dem Befestigungselement, nicht möglich ist und gleichzeitig die Abdichtfunktion der Versiegelung gewährleistet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Versiegelung umfasst, dass das Befestigungselements über das Spannelement in dem Sackloch kraftschlüssig, insbesondere formschlussfrei, also ohne formschlüssigen Hintergriff, verspannt ist. Hierdurch lässt sich die Versiegelung in einfacher Weise in dem Sackloch herstellen. Ebenfalls erfordert eine derartige Versiegelung kein kompliziertes Einbringen eines Sacklochs, welches einen formschlüssigen Hintergriff erfordert.
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Vorteilhafterweise ist das Spannelement kugelförmig ausgebildet. Durch ein kugelförmiges Spannelement können Fertigungsungenauigkeiten im Befestigungselement, welches bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise topfartig wie oben beschrieben ausgeführt ist, ausgeglichen werden. Hierdurch wird die gesamte Versiegelung durch ein einfach herzustellendes Befestigungselement und ein einfach herzustellendes Spannelement realisiert.
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Das Spannelement ein Elastomer, insbesondere FPM, umfasst, vorzugsweise aus dem Elastomer, insbesondere FPM, besteht. umfasst vorteilhafterweise ein Elastomer, insbesondere FPM. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Spannelement aus dem Elastomer, insbesondere FPM, besteht. FPM steht für Fluor-Kautschuk beziehungsweise Fluorkarbon-Kautschuk. FPM zeichnet sich durch hervorragende Beständigkeiten gegen hohe Temperaturen, Ozon, Sauerstoff, Mineralöle, synthetische Hydraulikflüssigkeiten, Kraftstoffe, Aromaten, sowie viele organische Lösungsmittel und Chemikalien aus. FPM hat eine geringe Gasdurchlässigkeit, was sich vorteilhaft auf die Dichtigkeit der Versiegelung auswirkt. Die Widerstandsfähigkeit gegen die eben genannten Chemikalien erlaubt eine aggressive Reinigung des Ventilabschnitts, was sich vorteilhaft im Hinblick auf die Verwendung für hygienekritische Anwendungen auswirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Informationsspeicher über das Spannelement in dem Befestigungselement befestigt. Bei einem topfförmigen Befestigungselement kann der Informationsspeicher beispielsweise zwischen dem Spannelement und dem Bodenabschnitt des Befestigungselements verklemmt sein. Hierdurch ist eine zuverlässige Platzierung des Informationsspeichers gewährleistet, was die Zuverlässigkeit beim Auslesen des Informationsspeichers erhöht, da der Informationsspeicher an einer von außen erkennbaren Stellen platziert ist.
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Der erfindungsgemäße Ventilabschnitt gemäß den eben beschriebenen Ausführungsformen hat außerdem den Vorteil, dass, falls der Informationsspeicher nicht mehr funktionsfähig ist, der versiegelte Informationsspeicher mithilfe eines Werkzeugs in einfacher Weise entfernt und ausgewechselt bzw. neu versiegelt werden kann, ohne, dass der Ventilabschnitt beschädigt wird oder entsorgt werden muss. Insbesondere bei Versiegelungen, die mit Klebstoff ausgeführt sind, tritt das Problem auf, dass sich der Klebstoff nicht in einfacher Weise entfernen lässt bzw. Reste des Klebstoffs an dem Ventilabschnitt haften bleiben, so dass zunächst eine aufwändige Aufbereitung des Ventilabschnitt nötig ist, bevor ein neuer versiegelter Informationsspeicher an dem Ventilabschnitt angeordnet werden kann.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Ventil, vorzugsweise ein Membranventil, mit dem Ventilelement nach einer der eben beschriebenen Ausführungsformen.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Es zeigen:
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1 ein Ventil mit einem erfindungsgemäßen Ventilabschnitt in einer perspektivischen Darstellung;
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2 eine Seitenansicht des Ventils aus 1;
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3 eine Draufsicht auf das Ventil aus den 1 und 2;
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4 eine Schnittdarstellung des Ventils aus den 1 bis 3; und
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5 eine Detaildarstellung des Bereichs V aus 4.
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Die 1 bis 3 zeigen ein Ventil 10. Das Ventil 10 umfasst einen Ventilabschnitt 12, welcher vorliegend als Ventilgehäuse 14 ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse 14 umfasst eine Versiegelung 16 eines in der Darstellung von 1 nicht sichtbaren und daher dort nur durch einen Pfeil indizierten Informationsspeichers 18. Der Informationsspeicher 18 ist kontaktlos lesbar ausgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der kontaktlos lesbare Informationsspeicher 18 aus einem RFID-Chip. Der RFID-Chip 18 dient der Aufnahme und Wiedergabe von Informationen, welche das Ventil 10 betreffen. Mit anderen Worten, der RFID-Chip 18 dient der Erfassung bzw. dem Einlesen und Auslesen von Ventildaten und insbesondere deren Übermittlung mittels eines mobilen, insbesondere tragbaren, Bediengeräts. Die Versiegelung 16 wird im Zusammenhang mit den 5 und 6 noch weiter im Detail erläutert werden.
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An dem Ventil 10 ist ein Endabschnitt 24 eines Ventilkolbens 26 sichtbar. Auf einer dem Endabschnitt 24 entgegengesetzten Seite des Ventils 10 weist das Ventil 10 eine Medienzuführleitung 32 und eine Medienabführleitung 34 auf. Über die Medienzuführleitung 32 ist ein zufließendes zu schaltendes Medium 36 dem Ventil 10 zuführbar. Über die Medienabführleitung 34 ist ein abfließendes zu schaltendes Medium 38 vom Ventil 10 abführbar.
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In 4 ist das Ventil 10 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV aus 3 dargestellt. Wie in 4 ersichtlich, ist an dem Kolben 26 ein Kolbenteller 44 angeordnet. Über den Kolbenteller ist der Kolben 26 mittels einer Feder 46 in eine in 4 nicht gezeigte Schließposition vorgespannt. An einem von dem Endabschnitt 24 des Kolbens 26 entgegengesetzten Ende des Kolbens 26 ist ein Verbindungselement 48 an dem Kolben 26 angebracht. Über das Verbindungselement 48 ist der Kolben 26 mit einem Ventilelement 50 verbunden. Das Ventilelement 50 ist vorliegend als Membran 52 ausgebildet.
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In der in 4 gezeigten Stellung ist das Ventil 26 in einer geöffneten Betriebslage. In der geöffneten Betriebslage ist die Membran 52 entlang einer durch einen entsprechenden Pfeil dargestellten Öffnungsrichtung 54 des Kolbens 26 in 4 nach oben gezogen. Der Membran 52 gegenüberliegend ist ein Ventilsitz 56 angeordnet. Wenn das Ventil 26 schließt, wird die Membran 52 entgegen der Bewegungsrichtung 54 des Kolbens 26 in 4 nach unten bewegt und die Membran 52 dichtet gegen den Ventilsitz 56 ab. Eine zuführseitige Medienkammer 60 ist dann von einer abführseitigen Medienkammer 62 getrennt. In der in 4 gezeigten Darstellung sind die zuführseitige Medienkammer 60 und die abführseitige Medienkammer 62 miteinander verbunden.
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Ein in 4 mit V bezeichneter Bereich ist in 5 im Detail gezeigt. Aus der in 5 gezeigten Darstellung ist ersichtlich, dass die Versiegelung 16 ein Befestigungselement 66, beispielsweise aus PTFE, umfasst. Die Versiegelung 16 umfasst des Weiteren ein Spannelement 68, welches aus einem elastischen Material hergestellt ist, beispielsweise aus Fluorkarbon-Kautschuk. Das Befestigungselement 66 ist vorliegend topfartig ausgebildet. Es weist einen kreisförmigen Bodenabschnitt 70 auf, von dem sich in orthogonal fortlaufender Richtung 72 ein umlaufender Wandabschnitt 74 weg erstreckt.
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Das Befestigungselement 66 ist in einer in 5 gezeigten Einbaulage in einem Sackloch 76 angeordnet, welches vorliegend einen kreisrunden Querschnitt aufweist und in eine Außenwand 90 des Ventilgehäuses 14 eingebracht ist. Die Anordnung aus Spannelement 68 und Befestigungselement 66 bildet die Versiegelung 16 für den Informationsspeicher 18. Die Funktionsweise der Versiegelung 16 wird anhand von 6 näher erläutert.
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Das Befestigungselement 66 weist ein Außenmaß 80 und ein Innenmaß 82 auf. Das Sackloch 76 weist ein Innenmaß 84 auf. Das Innenmaß 84 des Sacklochs 76 ist vorzugsweise geringfügig kleiner als das Außenmaß 80 des Befestigungselements 66. Das Spannelement 68 weist ein Außenmaß 86 auf. Das Außenmaß 86 des Spannelements 68 ist geringfügig größer als das Innenmaß 82 des Befestigungselements 66.
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Nachfolgend wird die Wirkweise der Versiegelung 16 beschrieben. In der Einbaulage ist das Befestigungselement 66 über eine Presspassung im Sackloch 76 verspannt. Die Presspassung des Befestigungselements 66 rührt zum einen daher, dass das Außenmaß 80 des Befestigungselements 66 größer ist als das Innenmaß 84 des Sacklochs 76. Zum anderen wird dadurch, dass das Außenmaß 86 des Spannelements 68 größer ist als das Innenmaß 82 des Befestigungselements 66, der Wandabschnitt 74 des Befestigungselements 66 lokal aufgeweitet. Hierdurch wird das Befestigungselement 66 in dem Sackloch 76 verspannt.
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Das Spannelement 68 dient überdies dazu, den Informationsspeicher 18 in dem Befestigungselement 66 zu befestigen. Dies wird erreicht, indem der Informationsspeicher zwischen dem Spannelement 68 und dem Bodenabschnitt 70 des Befestigungselements 66 verklemmt ist. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Befestigungselement 66 auf Grund seiner eigenen Größe sowie der Größe des Spannelements 68 unlösbar in dem Sackloch 76 verspannt ist. Ein Entfernen der Versiegelung 16 aus dem Sackloch 76 ist nicht möglich, ohne dass die Versiegelung 16 zerstört wird. Dabei schließt das Befestigungselement 66 in Einbaulage bündig mit der Außenwand 90 des Ventilgehäuses 12 ab. Hierdurch wird eine ungewollte Beschädigung der Versiegelung 16 vermieden.
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Im Folgenden wird die Montage der Versiegelung 16 beziehungsweise des Informationsspeichers 18 in dem Befestigungselement 66 beschrieben. Zur Herstellung der Versiegelung 16 wird zunächst der Informationsspeicher 18 in das Befestigungselement 66 derart eingeführt, das der Informationsspeicher an dem Bodenabschnitt 70 anliegt. Im Anschluss an das Platzieren des Informationsspeichers wird das Spannelement 68 in das Befestigungselement 66 eingeführt. Dabei muss das Spannelement 68 in das Befestigungselement 66 eingepresst werden, da das Außenmaß 86 des Spannelements 68 größer ist als das Innenmaß 80 des Befestigungselements 66. Wenn das Spannelement 68 an dem Informationsspeicher 18 anliegt bzw. diesen gegen den Bodenabschnitt 70 presst, ist das Spannelement 68 in der für die Montage gewünschten Position. Der Informationsspeicher 18 ist dann durch das Spannelement 68, welches über eine Presspassung in dem Befestigungselement 66 verspannt ist, in dem Befestigungselement 66 unbeweglich gehalten und insoweit befestigt.
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Das Befestigungselement 66 wird anschließend mit der durch das Spannelement 68 abgedichteten ”Öffnung” voraus in das Sackloch 76 eingeführt und mit dem darin angeordneten Informationsspeicher 18 und dem darin verspannten Spannelement 68 in das Sackloch 76 gepresst, bis der Bodenabschnitt 70 bündig mit der Außenwand 90 des Ventilgehäuses 14 abschließt. Das Einpressen des Befestigungselements 66 in das Sackloch 76 ist in einfacher Weise möglich, da ein vorderer Rand 92 des Befestigungselements 66 mit einem spitz zulaufenden Einführabschnitt 94 ausgebildet ist.
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Beim Einführen des topfförmigen Befestigungselements 66 in das Sackloch 76 kann es ferner sein, dass das Spannelement 68 durch die Öffnungskante des Sacklochs 76 noch weiter in Richtung Bodenabschnitt 70 ”gestreift” wird, wodurch der RFID-Chip 18 noch besser zwischen Spannelement 68 und Bodenabschnitt 70 verspannt wird.
